МОРОЗОСТОЙКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РЖАВЧИНЫ Российский патент 2005 года по МПК C23C22/00 

Изобретение относится к защитным покрытиям и может быть использовано в любой отрасли промышленности для обработки в интервале температур от минус 30°С до плюс 40°С углеродистых и низколегированных сталей для получения фосфатной пленки на металлических изделиях перед нанесением защитных покрытий. Металлические детали, трубопроводы подвержены коррозионным воздействиям среды, с которой они контактируют. С целью предотвращения коррозии на металлические поверхности наносят защитные покрытия.

Перед нанесением покрытия металлическую поверхность подвергают обработке. Особенно трудоемка и не всегда эффективна подготовка заржавленных деталей, труб, включающая механическую чистку.

Эффективными являются химические методы обработки, в результате которых не только удаляется ржавчина, но и образуется защитная пленка. К таким методам относится фосфатирование. Фосфатные пленки обладают высокими защитными свойствами, так как фосфаты железа, образующиеся на поверхности металлических изделий, не окисляются кислородом воздуха. Кроме того, они повышают адгезию лакокрасочных, полимерных и других покрытий.

Известен состав (Справочник химика, т.VI, "Химия", Л., 1967, с.487), содержащий орто-фосфорную кислоту, этиловый спирт, воду при следующем соотношении компонентов,% мас.:

Орто-фосфорная кислота30-35Гидрохинон1Бутиловый спирт5Этиловый спирт20Вода44-39

Орто-фосфорная кислота вступает в реакцию с окислами железа, образуя на стальной поверхности защитное покрытие.

Недостатком известного состава является то, что он содержит большое количество орто-фосфорной кислоты, которая реагирует не только с окислами железа, но и с самим металлом. При этом образуется водород, часть которого в атомарной форме окклюдируется металлом, а затем десорбируется в виде газа, вызывающего отслаивание покрытий. Поэтому после формирования фосфатной пленки избыток орто-фосфорной кислоты необходимо смывать. В состав также входит большое количество воды, которая может оставаться под защитной пленкой и вызывать коррозию металла. Кроме того, из-за большого количества воды данный преобразователь ржавчины применим для обработки поверхностей металлов только при плюсовой температуре, а именно при температуре 18-23°С.

Задачей изобретения является создание эффективного преобразователя ржавчины с небольшим содержанием фосфорной кислоты, предназначенного для использования при низких температурах.

Технический результат - расширение интервала рабочих температур преобразователя ржавчины от минус 30°С до плюс 40°С и повышение экологической безопасности благодаря снижению концентрации орто-фосфорной кислоты.

Указанный технический результат достигается за счет того, что преобразователь ржавчины содержит орто-фосфорную кислоту, спирт C₁-C₄ или их смеси в любом соотношении, ингибитор коррозии и воду при следующем соотношении компонентов,% мас.:

Орто-фосфорная кислота3,0-5,0Спирт C₁-C₄ или их смеси79,5-86,0Ингибитор коррозии0,2-0,3Вода11,0-15,0

При этом в качестве ингибитора коррозии предпочтительно применять триэтаноламин, а в качестве спирта - этиловый спирт.

Ингибитор коррозии предотвращает взаимодействие орто-фосфорной кислоты с металлом.

Спирт C₁-C₄ представляет собой метиловый, этиловый, пропиловый или бутиловый спирт соответственно.

Этиловый спирт (или иной спирт или смеси спиртов), благодаря более высокой летучести, способствует быстрому высыханию преобразователя ржавчины, придает обезжиривающие свойства преобразователю ржавчины и, кроме того, благодаря низкой температуре замерзания (минус 114°С), создает возможность обработки металлических поверхностей при умеренных и низких температурах (до минус 30°С).

Наличие воды в составе в количестве 11,0-15,0% мас. предотвращает выпадение осадка образующихся фосфатов аминоспиртов, в частности фосфата триэтаноламина, при минусовых температурах. Увеличение количества воды приводит к увеличению продолжительности высыхания обрабатываемой поверхности.

Концентрация орто-фосфорной кислоты (3-5%) является достаточной для создания эффективной защитной пленки на обрабатываемой поверхности.

Фосфатированная данным преобразователем ржавчины поверхность не требует последующей промывки.

Преобразователь ржавчины готовят при комнатной температуре. Сначала готовят спиртоводный раствор (смешивают спирт с водой), затем в нем растворяют навеску орто-фосфорной кислоты и добавляют триэтаноламин.

Пример. На образцах Ст3 проводились коррозионные и электрохимические тесты, предусмотренные европейским и американским стандартами ИСО и ASTM. После нанесения фосфатных пленок в соответствии со стандартом ИСО 9227 образцы подвергали испытанию в парах над водным раствором 3% NaCl при комнатной температуре 1,5 ч, 172 ч, 144 ч и 288 ч. Повреждения оценивали по появлению очагов коррозии на поверхности образцов.

Результаты испытаний представлены в таблице 1.

При фосфатировании разработанным преобразователем ржавчины в течение 3 ч образцы прошли испытания без следов коррозии. На образцах меньшей выдержки в фосфатирующем растворе отдельные питтинговые коррозионные поражения наблюдались после выдержки в коррозионной среде в течение 144 ч и 288 ч (таблица 1).

Таблица 1.
Оценка коррозионной стойкостиИспытуемый образец и продолжительность фосфатирования (ч)Количество пораженной коррозией поверхности образца (%) при выдержке в коррозионной среде в течение времени (ч) 1,572144288Разработанный преобразователь ржавчины    1,5 ч  0,050,152,0 ч---0,053,0 ч----Образец сравнения    1,5 ч0,050,150,250,582,0 ч-0,050,150,353,0 ч-0,050,100,20

В аналогичном водном растворе NaCl проводили электрохимические испытания по оценке защитных свойств сформированных фосфатных пленок.

Анодные потенциодинамические характеристики показали наличие устойчивых пленок на образцах из углеродистой стали после обработки их преобразователем ржавчины, которые активно тормозят анодные процессы в интервале потенциалов от -0,38 до -0,14 В.

На образцах без фосфатной пленки анодные процессы (растворение материала) протекают без какого-либо заметного торможения.

По заключению РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, разработанный преобразователь ржавчины создает на поверхности образцов стали фосфатную пленку с хорошим защитным эффектом и "может успешно применяться для создания фосфатной пленки на поверхности углеродистых и низколегированных сталей, одновременно являясь очень хорошим раствором для обезжиривания поверхности металлических изделий".

Изобретение относится к защитным покрытиям и может быть использовано в любой отрасли промышленности для обработки углеродистых и низколегированных сталей для получения фосфатной пленки на обрабатываемой поверхности перед нанесением защитных покрытий. Преобразователь ржавчины, предназначенный для использования при температурах от минус 30°С до плюс 40°С, содержит орто-фосфорную кислоту, спирт C₁-C₄ или их смеси в любом соотношении, ингибитор коррозии и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: орто-фосфорная кислота 3,0-5,0, спирт C₁-C₄ или их смеси 79,5-86,0, вода 11,0-15,0, ингибитор коррозии 0,2-0,3. При этом в качестве ингибитора коррозии он содержит триэтаноламин. Технический результат: расширение интервала рабочих температур и повышение экологической безопасности благодаря снижению концентрации орто-фосфорной кислоты. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Преобразователь ржавчины, предназначенный для использования при температурах от минус 30 до плюс 40°С, содержащий ортофосфорную кислоту, спирт C₁-C₄ или их смеси в любом соотношении, ингибитор коррозии и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ортофосфорная кислота3,0-5,0Спирт C₁-C₄ или их смеси79,5-86,0Ингибитор коррозии0,2-0,3Вода11,0-15,0